I ratti talpa nudi sono strani. Vivono sottoterra, sono in gran parte insensibili ad alcuni tipi di dolore, possono sopravvivere senza ossigeno per molto tempo, raramente si ammalano di cancro e possono vivere oltre 30 anni - decenni più a lungo di roditori di dimensioni simili. Sono anche eusociali, come formiche o api: in una colonia di oltre cento animali, solo una femmina, la regina, si riproduce.

Per molto tempo, gli scienziati hanno ipotizzato che la regina tenesse a bada le altre femmine con prepotenza e violenza. Ma sembra poco pratico quando il tuo regno è una rete di tunnel che si estende fino a tre chilometri. Ora, un team del Lewin Lab presso il Max Delbrück Center for Molecular Medicine di Berlino ha scoperto che in realtà si tratta di un sofisticato programma di segnalazione olfattiva.

“È molto chiaro che i ratti talpa hanno nasi piuttosto grandi e annusano molto”, dice Gary Lewin, autore senior dello studio. I ratti talpa nudi hanno circa 1.200 geni recettori olfattivi - più dei topi (circa 1.000) e molto più dei miseri poche centinaia degli umani. Sono anche ciechi. “Devono essere in grado di navigare e muoversi senza vista, quindi l'olfatto è una delle cose che è potenziata”, ha detto Lewin.

Per scoprire quanto facciano affidamento sull'olfatto, il team ha raccolto bouquet di odori da singoli animali tenendo un tubo di plastica assorbente vicino a un ratto talpa per circa mezz'ora. Poi hanno analizzato questi odori in uno spettrometro di massa, separandoli in circa 100 composti chimici distinti.

Sulla base di campioni di centinaia di ratti talpa, il team ha appreso che ogni colonia porta una firma chimica distinguibile. Quando ratti talpa di colonie diverse venivano messi insieme, si annusavano a vicenda per circa 40 secondi per decidere se amico o nemico. Se nemico, attaccavano, spesso letalmente. “I ratti talpa nudi sono come gli umani nel senso che sono molto xenofobi”, ha detto Lewin.

Disabilitare temporaneamente i neuroni sensoriali olfattivi degli animali con sostanze chimiche faceva sparire la xenofobia. “Praticamente erano a posto l'uno con l'altro, e non c'erano combattimenti”, ha detto Lewin.

Oltre ai segnali amico-nemico, i ricercatori hanno trovato un estere specifico chiamato miristato di isopropile nei bouquet di odori delle regine - e da nessun'altra parte. “Le femmine riproduttive avevano questa particolare molecola che gli animali non riproduttivi non avevano”, ha detto Lewin.

Le regine secernono miristato di isopropile dai loro genitali e lo spalmano attraverso i tunnel mentre si muovono. Tracciando il composto nel ciclo riproduttivo della regina, si è visto che sale e scende con la sua fertilità, raggiungendo il picco quando è in calore o incinta. “In realtà è un ottimo indicatore di se la regina è in grado di riprodursi”, ha detto Lewin. Inoltre, è stabile: i ricercatori potevano ancora rilevarlo nelle gabbie circa 24 ore dopo l'applicazione. Poiché il sistema di tane di una colonia può estendersi fino a tre chilometri, “Rimane per un po', quindi ha meno lavoro per diffondere l'odore”, ha aggiunto Lewin.

Identificare la molecola era una cosa; mostrare cosa fa era un'altra. Le colonie di ratti talpa nudi sono organizzate in una gerarchia vagamente correlata alla dimensione corporea. Gli scienziati classificano i ranghi usando un test di dominanza: quando due animali si incontrano in un tunnel, quello che cede è di rango inferiore. Quando il team di Lewin ha testato come i ratti talpa reagiscono al miristato di isopropile, la risposta dipendeva dal rango.

In un labirinto a T con la molecola della regina da un lato, le femmine di rango più alto - quelle con una possibilità realistica di diventare regina - la evitavano. “Abbiamo un'idea, anche se non l'abbiamo dimostrata, che in un ambiente normale, gli animali di rango più alto cercano di evitare la regina, perché la regina potrebbe essere aggressiva verso di loro”, ha detto Lewin.

L'imaging ecografico funzionale ha mostrato che soffiare miristato di isopropile sul naso accende gran parte della corteccia olfattiva. Il team ha interpretato questo come prova che il composto viene registrato come un segnale distinto. Inoltre, l'esposizione all'odore della regina ha innescato cambiamenti ormonali.

Le femmine non riproduttive hanno alti livelli di prolattina, un ormone che sopprime la fertilità durante l'allattamento. Il team di Lewin ha scoperto che i livelli di prolattina diminuiscono quando una regina viene rimossa.